非傍軸衍射理論的研究及其應用.pdf

1、在傳統(tǒng)的標量衍射理論中,采用光場復振幅的平方作為光強的定義來描述光場的能量傳輸規(guī)律.考慮到光場能流密度的矢量特性,這種方法具有很大的局限性,只適用于描述傍軸標量光場,而不適用于對非傍軸標量光場的描述.對于非傍軸標量光場能量傳輸規(guī)律的描述則必須考慮其能流密度的矢量特性,應當采用光強的精確定義——單位時間單位面積上所流過能量的時間平均值來精確地描述某一橫截面上的能流,這也與光強的實際測量值是一致的.該研究課題應用光場的角譜衍射理論,將平面孔

2、衍射場表示為傳播波和倏逝波的疊加,系統(tǒng)地研究了傍軸標量光場和非傍軸標量光場的能量傳輸規(guī)律;以高斯光波通過微小孔后的非傍軸光束為例,計算了垂直于光束傳輸軸橫截面上的精確光強與總能流;利用垂直于光束傳輸軸的橫截面上光強的精確定義,將由Siegman提出的用于描述光束質量的傍軸光束的光強二階矩理論[16]推廣到了非傍軸標量光束,并系統(tǒng)地研究了非傍軸標量光束的光強二階矩傳輸規(guī)律,在此基礎之上,給出了非傍軸標量光束的束腰半徑、遠場發(fā)散角和非傍軸光

3、束的光束質量因子M<'2>,并與傳統(tǒng)光強定義下的結論進行了比較,得到了一些新的結論;以高斯光波為例,計算了有硬邊光闌限制條件下非傍軸高斯光束的質量因子,計算了在自由空間中傳輸?shù)姆前S雙曲正弦高斯光束、非傍軸雙曲余弦高斯光束的光束質量因子并和傍軸的情況進行對比;利用角譜衍射理論和量子力學不確定關系對于掃描近場光學顯微鏡的基本原理——超衍射極限分辨率的突破進行了定性分析.該課題得到國家教育部基金項目《基于Web的光學數(shù)據(jù)庫的建立與共享》的資